Commit more code over to new cast style
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1 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
2 <html><head><title>A Few Coding Standards</title></head>
3 <body bgcolor=white>
4
5 <table width="100%" bgcolor="#330077" border=0 cellpadding=4 cellspacing=0>
6 <tr><td>&nbsp; <font size=+5 color="#EEEEFF" face="Georgia,Palatino,Times,Roman"><b>A Few Coding Standards</b></font></td>
7 </tr></table>
8
9 <ol>
10   <li><a href="#introduction">Introduction</a>
11   <li><a href="#mechanicalissues">Mechanical Source Issues</a>
12     <ol>
13       <li><a href="#sourceformating">Source Code Formatting</a>
14         <ol>
15           <li><a href="#scf_commenting">Commenting</a>
16           <li><a href="#scf_commentformat">Comment Formatting</a>
17           <li><a href="#scf_codewidth">Source Code Width</a>
18           <li><a href="#scf_spacestabs">Use Spaces Instead of Tabs</a>
19           <li><a href="#scf_indentation">Indent Code Consistently</a>
20         </ol>
21       <li><a href="#compilerissues">Compiler Issues</a>
22         <ol>
23           <li><a href="#ci_warningerrors">Treat Compiler Warnings Like Errors</a>
24           <li><a href="#ci_cpp_features">Which C++ features can I use?</a>
25           <li><a href="#ci_portable_code">Write Portable Code</a>
26         </ol>
27     </ol>
28   <li><a href="#styleissues">Style Issues</a>
29     <ol>
30       <li><a href="#macro">The High Level Issues</a>
31         <ol>
32           <li><a href="#hl_module">A Public Header File <b>is</b> a Module</a>
33           <li><a href="#hl_dontinclude">#include as Little as Possible</a>
34           <li><a href="#hl_privateheaders">Keep "internal" Headers Private</a>
35         </ol>
36       <li><a href="#micro">The Low Level Issues</a>
37         <ol>
38           <li><a href="#hl_assert">Assert Liberally</a>
39           <li><a href="#hl_preincrement">Prefer Preincrement</a>
40           <li><a href="#hl_exploitcpp">Exploit C++ to its Fullest</a>
41         </ol>
42       <li><a href="#iterators">Writing Iterators</a>
43     </ol>
44   <li><a href="#seealso">See Also</a>
45 </ol><p>
46
47
48 <!-- *********************************************************************** -->
49 </ul><table width="100%" bgcolor="#330077" border=0 cellpadding=4 cellspacing=0><tr><td align=center><font color="#EEEEFF" size=+2 face="Georgia,Palatino"><b>
50 <a name="introduction">Introduction
51 </b></font></td></tr></table><ul>
52 <!-- *********************************************************************** -->
53
54 This document attempts to describe a few coding standards that are being used in the LLVM source tree.  Although no coding standards should be regarded as absolute requirements to be followed in all instances, coding standards can be useful.<p>
55
56 This document intentionally does not prescribe fixed standards for religious issues such as brace placement and space usage.  For issues like this, follow the golden rule:
57
58 <a name="goldenrule">
59 <blockquote><b>If you are adding a significant body of source to a project, feel free to use whatever style you are most comfortable with.  If you are extending, enhancing, or bug fixing already implemented code, use the style that is already being used so that the source is uniform and easy to follow.</b></blockquote>
60
61 The ultimate goal of these guidelines is the increase readability and maintainability of our common source base. If you have suggestions for topics to be included, please mail them to <a href="mailto:sabre@nondot.org">Chris</a>.<p>
62
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64 <!-- *********************************************************************** -->
65 </ul><table width="100%" bgcolor="#330077" border=0 cellpadding=4 cellspacing=0><tr><td align=center><font color="#EEEEFF" size=+2 face="Georgia,Palatino"><b>
66 <a name="mechanicalissues">Mechanical Source Issues
67 </b></font></td></tr></table><ul>
68 <!-- *********************************************************************** -->
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70 <!-- ======================================================================= -->
71 </ul><table width="100%" bgcolor="#441188" border=0 cellpadding=4 cellspacing=0><tr><td>&nbsp;</td><td width="100%">&nbsp; <font color="#EEEEFF" face="Georgia,Palatino"><b>
72 <a name="sourceformating">Source Code Formatting
73 </b></font></td></tr></table><ul>
74
75
76 <!-- _______________________________________________________________________ -->
77 </ul><a name="scf_commenting"><h4><hr size=0>Commenting</h4><ul>
78
79 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone knows they should comment, so should you.  :)  Although we all should probably comment our code more than we do, there are a few very critical places that documentation is very useful:<p>
80
81 <ol>
82 <h4><li>File Headers</h4>
83 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into CVS.  Most source trees will probably have a standard file header format.  The standard format for the LLVM source tree looks like this:<p>
84
85 <pre>
86 //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition --------*- C++ -*--=//
87 //
88 // This file contains the declaration of the Instruction class, which is the
89 // base class for all of the VM instructions.
90 //
91 //===----------------------------------------------------------------------===//
92 </pre>
93
94 A few things to note about this particular format.  The "<tt>-*- C++ -*-</tt>" string on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not a C file (Emacs assumes .h files are C files by default [Note that tag this is not neccesary in .cpp files]).  The name of the file is also on the first line, along with a very short description of the purpose of the file.  This is important when printing out code and flipping though lots of pages.<p>
95
96 The main body of the description does not have to be very long in most cases.  Here it's only two lines.  If an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference to the paper where it is published should be included, as well as any notes or "gotchas" in the code to watch out for.<p>
97
98
99 <h4><li>Class overviews</h4>
100
101 Classes are one fundemental part of a good object oriented design.  As such, a class definition should have a comment block that explains what the class is used for... if it's not obvious.  If it's so completely obvious your grandma could figure it out, it's probably safe to leave it out.  Naming classes something sane goes a long ways towards avoiding writing documentation.  :)<p>
102
103
104 <h4><li>Method information</h4>
105
106 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be documented properly.  A quick note about what it does any a description of the borderline behaviour is all that is neccesary here (unless something particularly tricky or insideous is going on).  The hope is that people can figure out how to use your interfaces without reading the code itself... that is the goal metric.<p>
107
108 Good things to talk about here are what happens when something unexpected happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?<p>
109 </ol>
110
111
112 <!-- _______________________________________________________________________ -->
113 </ul><a name="scf_commentformat"><h4><hr size=0>Comment Formatting</h4><ul>
114
115 In general, prefer C++ style (<tt>//</tt>) comments.  They take less space, require less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is useful to use C style (<tt>/* */</tt>) comments however:<p>
116
117 <ol>
118 <li>When writing a C code: Obviously if you are writing C code, use C style comments.  :)
119 <li>When writing a header file that may be #included by a C source file.
120 <li>When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style comments.
121 </ol><p>
122
123 To comment out a large block of code, use <tt>#if 0</tt> and <tt>#endif</tt>.  These nest properly and are better behaved in general than C style comments.<p>
124
125
126 <!-- _______________________________________________________________________ -->
127 </ul><a name="scf_codewidth"><h4><hr size=0>Source Code Width</h4><ul>
128
129 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who like to print out code and look at your code in an xterm without resizing it.  
130
131
132 <!-- _______________________________________________________________________ -->
133 </ul><a name="scf_spacestabs"><h4><hr size=0>Use Spaces Instead of Tabs</h4><ul>
134
135 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different prefered indentation levels, and different styles of indentation that they like... this is fine.  What isn't is that different editors/viewers expand tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely unreadable, and it is not worth dealing with.<p>
136
137 As always, follow the <a href="#goldenrule">Golden Rule</a> above: follow the style of existing code if your are modifying and extending it.  If you like four spaces of indentation, <b>DO NOT</b> do that in the middle of a chunk of code with two spaces of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it make for incredible diffs that are absolutely worthless.<p>
138
139
140 <!-- _______________________________________________________________________ -->
141 </ul><a name="scf_indentation"><h4><hr size=0>Indent Code Consistently</h4><ul>
142
143 Okay, your first year of programming you were told that indentation is important.  If you didn't believe and internalize this then, now is the time.  Just do it.<p>
144
145
146
147
148 <!-- ======================================================================= -->
149 </ul><table width="100%" bgcolor="#441188" border=0 cellpadding=4 cellspacing=0><tr><td>&nbsp;</td><td width="100%">&nbsp; <font color="#EEEEFF" face="Georgia,Palatino"><b>
150 <a name="compilerissues">Compiler Issues
151 </b></font></td></tr></table><ul>
152
153
154 <!-- _______________________________________________________________________ -->
155 </ul><a name="ci_warningerrors"><h4><hr size=0>Treat Compiler Warnings Like Errors</h4><ul>
156
157 If your code has compiler warnings in it, something is wrong: you aren't casting values correctly, your have "questionable" constructs in your code, or you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.<p>
158
159 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it desirable.  Instead, pick a standard compiler (like <tt>gcc</tt>) that provides a good thorough set of warnings, and stick to them.  At least in the case of <tt>gcc</tt>, it is possible to work around any spurious errors by changing the syntax of the code slightly.  For example, an warning that annoys me occurs when I write code like this:<p>
160
161 <pre>
162   if (V = getValue()) {
163     ..
164   }
165 </pre><p>
166
167 <tt>gcc</tt> will warn me that I probably want to use the <tt>==</tt> operator, and that I probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like this:<p>
168
169 <pre>
170   if ((V = getValue())) {
171     ..
172   }
173 </pre><p>
174
175 ...which shuts <tt>gcc</tt> up.  Any <tt>gcc</tt> warning that annoys you can be fixed by massaging the code appropriately.<p>
176
177 These are the <tt>gcc</tt> warnings that I prefer to enable: <tt>-Wall -Winline -W -Wwrite-strings -Wno-unused</tt><p>
178
179
180 <!-- _______________________________________________________________________ -->
181 </ul><a name="ci_cpp_features"><h4><hr size=0>Which C++ features can I use?</h4><ul>
182
183 Compilers are finally catching up to the C++ standard.  Most compilers implement most features, so you can use just about any features that you would like.  In the LLVM source tree, I have chosen to not use these features:<p>
184
185 <ol>
186 <li>Exceptions: Exceptions are very useful for error reporting and handling exceptional conditions.  I do not use them in LLVM because they do have an associated performance impact (by restricting restructuring of code), and parts of LLVM are designed for performance critical purposes.<p>
187
188 Just like most of the rules in this document, this isn't a hard and fast requirement.  Exceptions are used in the Parser, because it simplifies error reporting <b>significantly</b>, and the LLVM parser is not at all in the critical path.<p>
189
190 <li>RTTI: RTTI has a large cost in terms of executable size, and compilers are not yet very good at stomping out "dead" class information blocks.  Because of this, typeinfo and dynamic cast are not used.
191 </ol><p>
192
193 Other features, such as templates (without partial specialization) can be used freely.  The general goal is to have clear, consise, performant code... if a technique assists with that then use it.<p>
194
195
196 <!-- _______________________________________________________________________ -->
197 </ul><a name="ci_portable_code"><h4><hr size=0>Write Portable Code</h4><ul>
198
199 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.<p>
200
201 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler, including its support for "high tech" features like partial specialization of templates.  In fact, Visual C++ 6 could be an important target for our work in the future, and we don't want to have to rewrite all of our code to support it.<p>
202
203
204
205 <!-- *********************************************************************** -->
206 </ul><table width="100%" bgcolor="#330077" border=0 cellpadding=4 cellspacing=0><tr><td align=center><font color="#EEEEFF" size=+2 face="Georgia,Palatino"><b>
207 <a name="styleissues">Style Issues
208 </b></font></td></tr></table><ul>
209 <!-- *********************************************************************** -->
210
211
212 <!-- ======================================================================= -->
213 </ul><table width="100%" bgcolor="#441188" border=0 cellpadding=4 cellspacing=0><tr><td>&nbsp;</td><td width="100%">&nbsp; <font color="#EEEEFF" face="Georgia,Palatino"><b>
214 <a name="macro">The High Level Issues
215 </b></font></td></tr></table><ul>
216
217
218 <!-- _______________________________________________________________________ -->
219 </ul><a name="hl_module"><h4><hr size=0>A Public Header File <b>is</b> a Module</h4><ul>
220
221 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM source tree, they live in the top level "include" directory), you are defining a module of functionality.<p>
222
223 Modules should be completely independent of each other, except for their dependence.  A module is not just a class, a function, or a namespace: <a href="http://www.cuj.com/articles/2000/0002/0002c/0002c.htm">it's a collection of these</a> that defines an interface.  This interface may be several functions, classes or data structures, but the important issue is how they work together.<p>
224
225 <!--One example of this is the <tt>llvm/include/llvm/CFG.h</tt> file.  It defines a collection of global functions, template classes, and member functions that are syntactically unrelated to each other.  Semantically, however, they all provide useful functionality for operating on a CFG, and so they are bound together.<p> -->
226
227 In general, a module should be implemented with one or more <tt>.cpp</tt> files.  Each of these <tt>.cpp</tt> files should include the header that defines their interface first.  This ensure that all of the dependences of the module header have been properly added to the module header itself, and are not implicit.  System headers should be included after user headers for a translation unit.<p>
228
229
230 <!-- _______________________________________________________________________ -->
231 </ul><a name="hl_dontinclude"><h4><hr size=0>#include as Little as Possible</h4><ul>
232
233 <tt>#include</tt> hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to, especially in header files.<p>
234
235 But wait, sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to inherit from it.  In these cases go ahead and #include that header file.  Be aware however that there are many cases where you don't need to have the full definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you simply don't need the definition of a class... and not <tt>#include</tt>'ing speeds up compilation.<p>
236
237 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You <b>must</b> include all of the header files that you are using, either directly or indirectly (through another header file).  To make sure that you don't accidently forget to include a header file in your module header, make sure to include your module header <b>first</b> in the implementation file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that you'll find out about later...<p>
238
239
240 <!-- _______________________________________________________________________ -->
241 </ul><a name="hl_privateheaders"><h4><hr size=0>Keep "internal" Headers Private</h4><ul>
242
243 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one implementation (<tt>.cpp</tt>) file.  It is often tempting to put the internal communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public module header file.  Don't do this.  :)<p>
244
245 If you really need to do something like this, put a private header file in the same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that your private interface remains private and undisturbed by outsiders.<p>
246
247 Note however, that it's okay to put extra implementation methods a public class itself... just make them private (or protected), and all is well.<p>
248
249
250 <!-- ======================================================================= -->
251 </ul><table width="100%" bgcolor="#441188" border=0 cellpadding=4 cellspacing=0><tr><td>&nbsp;</td><td width="100%">&nbsp; <font color="#EEEEFF" face="Georgia,Palatino"><b>
252 <a name="micro">The Low Level Issues
253 </b></font></td></tr></table><ul>
254
255
256 <!-- _______________________________________________________________________ -->
257 </ul><a name="hl_assert"><h4><hr size=0>Assert Liberally</h4><ul>
258
259 Use the "<tt>assert</tt>" function to its fullest.  Check all of your preconditions and assumptions, you never know when a bug (not neccesarily even yours) might be caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The "<tt>assert.h</tt>" header file is probably already included by the header files you are using, so it doesn't cost anything to use it.<p>
260
261 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in the assertion statement (which is printed if the assertion is tripped). This helps the poor debugging make sense of why an assertion is being made and enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:<p>
262
263 <pre>
264   inline Value *getOperand(unsigned i) { 
265     assert(i &lt; Operands.size() && "getOperand() out of range!");
266     return Operands[i]; 
267   }
268 </pre>
269
270 Here are some examples:
271
272 <pre>
273   assert(Ty-&gt;isPointerType() && "Can't allocate a non pointer type!");
274
275   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
276
277   assert(idx &lt; getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
278
279   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
280
281   assert(isa&lt;PHINode&gt;(Succ-&gt;front()) && "Only works on PHId BBs!");
282 </pre><p>
283
284 You get the idea...<p>
285
286
287 <!-- _______________________________________________________________________ -->
288 </ul><a name="hl_preincrement"><h4><hr size=0>Prefer Preincrement</h4><ul>
289
290 Hard fast rule: Preincrement (++X) may be no slower than postincrement (X++) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation whenever possible.<p>
291
292 The semantics of postincrement include making a copy of the value being incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For primitive types, this isn't a big deal... but for iterators, it can be a huge issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them... copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general, get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.<p>
293
294
295 <!-- _______________________________________________________________________ -->
296 </ul><a name="hl_exploitcpp"><h4><hr size=0>Exploit C++ to its Fullest</h4><ul>
297
298 C++ is a powerful language.  With a firm grasp on its capabilities, you can make write effective, consise, readable and maintainable code all at the same time.  By staying consistent, you reduce the amount of special cases that need to be remembered.  Reducing the total number of lines of code you write is a good way to avoid documentation, and avoid giving bugs a place to hide.<p>
299
300 For these reasons, come to know and love the contents of your local &lt;algorithm&gt; header file.  Know about &lt;functional&gt; and what it can do for you.  C++ is just a tool that wants you to master it. :)<p>
301
302
303
304 <!-- ======================================================================= -->
305 </ul><table width="100%" bgcolor="#441188" border=0 cellpadding=4 cellspacing=0><tr><td>&nbsp;</td><td width="100%">&nbsp; <font color="#EEEEFF" face="Georgia,Palatino"><b>
306 <a name="iterators">Writing Iterators
307 </b></font></td></tr></table><ul>
308
309 Here's a pretty good summary of how to write your own data structure iterators in a way that is compatible with the STL, and with a lot of other code out there (slightly edited by Chris):<p>
310
311 <pre>
312 From: Ross Smith <ross.s@ihug.co.nz>
313 Newsgroups: comp.lang.c++.moderated
314 Subject: Writing iterators (was: Re: Non-template functions that take iterators)
315 Date: 28 Jun 2001 12:07:10 -0400
316
317 Andre Majorel wrote:
318 > Any pointers handy on "writing STL-compatible iterators for
319 > dummies ?"
320
321 I'll give it a try...
322
323 The usual situation requiring user-defined iterators is that you have
324 a type that bears some resemblance to an STL container, and you want
325 to provide iterators so it can be used with STL algorithms. You need
326 to ask three questions:
327
328 First, is this simply a wrapper for an underlying collection of
329 objects that's held somewhere as a real STL container, or is it a
330 "virtual container" for which iteration is (under the hood) more
331 complicated than simply incrementing some underlying iterator (or
332 pointer or index or whatever)? In the former case you can frequently
333 get away with making your container's iterators simply typedefs for
334 those of the underlying container; your begin() function would call
335 member_container.begin(), and so on.
336
337 Second, do you only need read-only iterators, or do you need separate
338 read-only (const) and read-write (non-const) iterators?
339
340 Third, which kind of iterator (input, output, forward, bidirectional,
341 or random access) is appropriate? If you're familiar with the
342 properties of the iterator types (if not, visit
343 <a href="http://www.sgi.com/tech/stl/">http://www.sgi.com/tech/stl/</a>), the appropriate choice should be
344 obvious from the semantics of the container.
345
346 I'll start with forward iterators, as the simplest case that's likely
347 to come up in normal code. Input and output iterators have some odd
348 properties and rarely need to be implemented in user code; I'll leave
349 them out of discussion. Bidirectional and random access iterators are
350 covered below.
351
352 The exact behaviour of a forward iterator is spelled out in the
353 Standard in terms of a set of expressions with specified behaviour,
354 rather than a set of member functions, which leaves some leeway in how
355 you actually implement it. Typically it looks something like this
356 (I'll start with the const-iterator-only situation):
357
358   #include <iterator>
359
360   class container {
361     public:
362       typedef something_or_other value_type;
363       class const_iterator:
364         public std::iterator<std::forward_iterator_tag, value_type> {
365           friend class container;
366           public:
367             const value_type& operator*() const;
368             const value_type* operator->() const;
369             const_iterator& operator++();
370             const_iterator operator++(int);
371             friend bool operator==(const_iterator lhs,
372                                    const_iterator rhs);
373             friend bool operator!=(const_iterator lhs,
374                                    const_iterator rhs);
375           private:
376             //...
377         };
378       //...
379   };
380
381 An iterator should always be derived from an instantiation of the
382 std::iterator template. The iterator's life cycle functions
383 (constructors, destructor, and assignment operator) aren't declared
384 here; in most cases the compiler-generated ones are sufficient. The
385 container needs to be a friend of the iterator so that the container's
386 begin() and end() functions can fill in the iterator's private members
387 with the appropriate values.
388
389 <i>[Chris's Note: I prefer to not make my iterators friends.  Instead, two
390 ctor's are provided for the iterator class: one to start at the end of the
391 container, and one at the beginning.  Typically this is done by providing
392 two constructors with different signatures.]</i>
393
394 There are normally only three member functions that need nontrivial
395 implementations; the rest are just boilerplate.
396
397   const container::value_type&
398     container::const_iterator::operator*() const {
399       // find the element and return a reference to it
400     }
401
402   const container::value_type*
403     container::const_iterator::operator->() const {
404       return &**this;
405     }
406
407 If there's an underlying real container, operator*() can just return a
408 reference to the appropriate element. If there's no actual container
409 and the elements need to be generated on the fly -- what I think of as
410 a "virtual container" -- things get a bit more complicated; you'll
411 probably need to give the iterator a value_type member object, and
412 fill it in when you need to. This might be done as part of the
413 increment operator (below), or if the operation is nontrivial, you
414 might choose the "lazy" approach and only generate the actual value
415 when one of the dereferencing operators is called.
416
417 The operator->() function is just boilerplate around a call to
418 operator*().
419
420   container::const_iterator&
421     container::const_iterator::operator++() {
422       // the incrementing logic goes here
423       return *this;
424     }
425
426   container::const_iterator
427     container::const_iterator::operator++(int) {
428       const_iterator old(*this);
429       ++*this;
430       return old;
431     }
432
433 Again, the incrementing logic will usually be trivial if there's a
434 real container involved, more complicated if you're working with a
435 virtual container. In particular, watch out for what happens when you
436 increment past the last valid item -- this needs to produce an
437 iterator that will compare equal to container.end(), and making this
438 work is often nontrivial for virtual containers.
439
440 The post-increment function is just boilerplate again (and
441 incidentally makes it obvious why all the experts recommend using
442 pre-increment wherever possible).
443
444   bool operator==(container::const_iterator lhs,
445                   container::const_iterator rhs) {
446     // equality comparison goes here
447   }
448
449   bool operator!=(container::const_iterator lhs,
450                   container::const_iterator rhs) {
451     return !(lhs == rhs);
452   }
453
454 For a real container, the equality comparison will usually just
455 compare the underlying iterators (or pointers or indices or whatever).
456 The semantics of comparisons for virtual container iterators are often
457 tricky. Remember that iterator comparison only needs to be defined for
458 iterators into the same container, so you can often simplify things by
459 taking for granted that lhs and rhs both point into the same container
460 object. Again, the second function is just boilerplate.
461
462 It's a matter of taste whether iterator arguments are passed by value
463 or reference; I've shown tham passed by value to reduce clutter, but
464 if the iterator contains several data members, passing by reference
465 may be better.
466
467 That convers the const-iterator-only situation. When we need separate
468 const and mutable iterators, one small complication is added beyond
469 the simple addition of a second class.
470
471   class container {
472     public:
473       typedef something_or_other value_type;
474       class const_iterator;
475       class iterator:
476         public std::iterator<std::forward_iterator_tag, value_type> {
477           friend class container;
478           friend class container::const_iterator;
479           public:
480             value_type& operator*() const;
481             value_type* operator->() const;
482             iterator& operator++();
483             iterator operator++(int);
484             friend bool operator==(iterator lhs, iterator rhs);
485             friend bool operator!=(iterator lhs, iterator rhs);
486           private:
487             //...
488         };
489       class const_iterator:
490         public std::iterator<std::forward_iterator_tag, value_type> {
491           friend class container;
492           public:
493             const_iterator();
494             const_iterator(const iterator& i);
495             const value_type& operator*() const;
496             const value_type* operator->() const;
497             const_iterator& operator++();
498             const_iterator operator++(int);
499             friend bool operator==(const_iterator lhs,
500                                    const_iterator rhs);
501             friend bool operator!=(const_iterator lhs,
502                                    const_iterator rhs);
503           private:
504             //...
505         };
506       //...
507   };
508
509 There needs to be a conversion from iterator to const_iterator (so
510 that mixed-type operations, such as comparison between an iterator and
511 a const_iterator, will work). This is done here by giving
512 const_iterator a conversion constructor from iterator (equivalently,
513 we could have given iterator an operator const_iterator()), which
514 requires const_iterator to be a friend of iterator, so it can copy its
515 data members. (It also requires the addition of an explicit default
516 constructor to const_iterator, since the existence of another
517 user-defined constructor inhibits the compiler-defined one.)
518
519 Bidirectional iterators add just two member functions to forward
520 iterators:
521
522   class iterator:
523     public std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, value_type> {
524       public:
525         //...
526         iterator& operator--();
527         iterator operator--(int);
528         //...
529     };
530
531 I won't detail the implementations, they're obvious variations on
532 operator++().
533
534 Random access iterators add several more member and friend functions:
535
536   class iterator:
537     public std::iterator<std::random_access_iterator_tag, value_type> {
538       public:
539         //...
540         iterator& operator+=(difference_type rhs);
541         iterator& operator-=(difference_type rhs);
542         friend iterator operator+(iterator lhs, difference_type rhs);
543         friend iterator operator+(difference_type lhs, iterator rhs);
544         friend iterator operator-(iterator lhs, difference_type rhs);
545         friend difference_type operator-(iterator lhs, iterator rhs);
546         friend bool operator<(iterator lhs, iterator rhs);
547         friend bool operator>(iterator lhs, iterator rhs);
548         friend bool operator<=(iterator lhs, iterator rhs);
549         friend bool operator>=(iterator lhs, iterator rhs);
550         //...
551     };
552
553   container::iterator&
554     container::iterator::operator+=(container::difference_type rhs) {
555       // add rhs to iterator position
556       return *this;
557     }
558
559   container::iterator&
560     container::iterator::operator-=(container::difference_type rhs) {
561       // subtract rhs from iterator position
562       return *this;
563     }
564
565   container::iterator operator+(container::iterator lhs,
566                                 container::difference_type rhs) {
567     return iterator(lhs) += rhs;
568   }
569
570   container::iterator operator+(container::difference_type lhs,
571                                 container::iterator rhs) {
572     return iterator(rhs) += lhs;
573   }
574
575   container::iterator operator-(container::iterator lhs,
576                                 container::difference_type rhs) {
577     return iterator(lhs) -= rhs;
578   }
579
580   container::difference_type operator-(container::iterator lhs,
581                                        container::iterator rhs) {
582     // calculate distance between iterators
583   }
584
585   bool operator<(container::iterator lhs, container::iterator rhs) {
586     // perform less-than comparison
587   }
588
589   bool operator>(container::iterator lhs, container::iterator rhs) {
590     return rhs < lhs;
591   }
592
593   bool operator<=(container::iterator lhs, container::iterator rhs) {
594     return !(rhs < lhs);
595   }
596
597   bool operator>=(container::iterator lhs, container::iterator rhs) {
598     return !(lhs < rhs);
599   }
600
601 Four of the functions (operator+=(), operator-=(), the second
602 operator-(), and operator<()) are nontrivial; the rest are
603 boilerplate.
604
605 One feature of the above code that some experts may disapprove of is
606 the declaration of all the free functions as friends, when in fact
607 only a few of them need direct access to the iterator's private data.
608 I originally got into the habit of doing this simply to keep the
609 declarations together; declaring some functions inside the class and
610 some outside seemed awkward. Since then, though, I've been told that
611 there's a subtle difference in the way name lookup works for functions
612 declared inside a class (as friends) and outside, so keeping them
613 together in the class is probably a good idea for practical as well as
614 aesthetic reasons.
615
616 I hope all this is some help to anyone who needs to write their own
617 STL-like containers and iterators.
618
619 -- 
620 Ross Smith <ross.s@ihug.co.nz> The Internet Group, Auckland, New Zealand
621 </pre>
622
623
624 <!-- *********************************************************************** -->
625 </ul><table width="100%" bgcolor="#330077" border=0 cellpadding=4 cellspacing=0><tr><td align=center><font color="#EEEEFF" size=+2 face="Georgia,Palatino"><b>
626 <a name="seealso">See Also
627 </b></font></td></tr></table><ul>
628 <!-- *********************************************************************** -->
629
630 A lot of these comments and recommendations have been culled for other sources.  Two particularly important books for our work are:<p>
631
632 <ol>
633 <li><a href="http://www.aw.com/product/0,2627,0201924889,00.html">Effective C++</a> by Scott Meyers.  There is an online version of the book (only some chapters though) <a href="http://www.awlonline.com/cseng/meyerscddemo/">available as well</a>.
634 <li><a href="http://cseng.aw.com/book/0,3828,0201633620,00.html">Large-Scale C++ Software Design</a> by John Lakos
635 </ol><p>
636
637 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn something. :)
638
639
640 <!-- *********************************************************************** -->
641 </ul>
642 <!-- *********************************************************************** -->
643
644 <hr>
645 <font size=-1>
646 <address><a href="mailto:sabre@nondot.org">Chris Lattner</a></address>
647 <!-- Created: Tue Jan 23 15:19:28 CST 2001 -->
648 <!-- hhmts start -->
649 Last modified: Mon Oct  1 15:33:40 CDT 2001
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